埋地管道周围环境温度对掺水系统能耗的影响

陈 斌，徐洪军，陈小波，方天元

(吉林化工学院，吉林 吉林 132000)

埋地管道周围环境温度对掺水系统能耗的影响

陈 斌，徐洪军，陈小波，方天元

(吉林化工学院，吉林 吉林 132000)

通过对掺水集输系统中埋地输油管线的周围温度场进行模拟，发现管线中输送的油品散热的多少与管线周围环境温度的大小密切相关，环境温度是影响掺水温度、掺水量及系统能耗的重要因素。本文对不同环境温度下系统的能耗及在保证最低的回油温度，系统所需的掺水量进行计算，以分析管道周围环境温度对掺水系统的能耗、及某一掺水温度下系统的最小掺水量的影响。

管道埋深；环境温度；掺水量；能耗

目前，输油管线多数采用埋地敷设[1]的方式。在输送的过程中，由于原油与环境存在温度差，原油向周围散热，致使油流温度不断降低、原油的粘度增大，降低了原油的流动性。为了保证原油顺利输送，可以采用加热集输、掺水输送、管线外缠伴热带等方式提高原油的输送稳定。其中，掺水集输是一种很常见的输送方式。通过对原油在管线中的散热过程[2]进行分析，发现管线周围环境温度的大小影响原油的散热量，因此，环境温度是影响系统散热量的重要因素。同时，环境温度变化系统所需的掺水量发生变化。

掺水系统在运行过程中可以通过调节掺水温度和掺水量来降低系统的能耗，而掺水温度掺水量的大小要受到环境温度大小的影响，因此，若要调节掺水量以降低系统能耗，就有必要针对环境温度对掺水系统的影响进行研究。

1 管道周围环境温度模拟

目前，国内外有许多研究者对埋地管线周围温度场进行研究，杨筱蘅根据半无限大物体非稳态热传导模型[3]建立了地表温度年周期条件下土壤温度的计算公式。通过分析发现，管线周围土壤温度随着埋深和大气温度变化。此外，由于原油在输送的过程中向外散热，管线周围温度场还要受到原油散热的影响。管道周围环境温度场计算模型如下：

式中:α-导温系数，m2/s；

τ-时间，s；

Tg-输油管路的内壁温度,℃。

利用建立节点有限差分方程，并用高斯一塞德尔迭代法求解差分方程的方法对管道周围环境温度场模型进行求解。求解结果如表1。

表1 大庆地区不同季节不同埋管线周围土壤温度

注：该表中的数据取自靠近管线处的埋地温度场。

2 环境温度对系统能耗的影响

以某联合站掺水间2为例，对环境温度对该掺水间能耗进行分析。分别计算在夏季和在冬季时，相同油品在同样的掺水温度、掺水量、不同的环境温度下，各环的回油温度、端点井压力、系统的运行能耗以及耗电量和耗气量。其中，夏季掺水温度为61℃，四个环的掺水量分别为：58、135、79、63 t/d；冬季掺水温度为65℃，掺水量分别为：56、127、76、59 t/d。

图1 六月各环回油温度随环境温度变化曲线图

图2 十二月各环回油温度随环境温度变化曲线图

将各环的回油温度计算结果绘制成图，如图1、2。

通过图1、2，可以得出：无论是在冬季还是夏季系统的回油温度随着掺水系统的环境温度的升高而逐渐增加，也就说明随着系统管线周围环境温度的升高，管线内输送的油品向外散热减少。

表2 六月在不同环境温度下系统的能耗

表3 十二月在不同环境温度下系统的能耗

由计算结果可知，在相同的掺水温度和掺水量下，随着管线周围环境温度的升高，系统的能耗逐渐降低、系统的耗气量和耗电量均逐渐减少。

3 环境温度对系统最低掺水量的影响

为分析环境温度对掺水系统最低掺水量的影响，现以某联合站掺水间2为例，保证系统的回油温度，计算各环所需的最低掺水量，见图3、4。

通过曲线可知，系统的掺水量随着管线周围环境温度的升高而逐渐减少。因此，现场通常随着季节变化改变掺水温度和掺水量。产量变化不大时，在冬季要调高掺水温度或掺水量。

图3 六月各环掺水量随环境温度变化曲线图

图4 十二月各环掺水量随环境温度变换曲线 参考文献

[1] 吴国忠，庞丽萍，卢丽冰，等．埋地输油管道热力计算求解结果分析[J]．油气地面工程，2001，20(2)：1-2．

[2] 李 伟，张劲军．埋地热油管道停输后周围土壤温度场的数值模拟[J]．西安石油大学学报(自然科学版)，2005，20(6)：27-29．

[3] 杨筱蘅，张国忠．输油管道设计与管理[M]．青岛:石油大学出版社，1996．

(本文文献格式：陈 斌，徐洪军，陈小波，等.埋地管道周围环境温度对掺水系统能耗的影响[J].山东化工,2017,46(3):21-23.)

The Influence of Ambient Temperature Around the Buried Oil Pipeline

ChenBin,XuHongjun,ChenXiaobo,FangTianyuan

(Jilin Chemistry University, Jilin 132000,China)

By mans of simulating ambient temperature field around the buried oil pipeline, discovering that the heat dissipation of the oil transported in the pipeline is related to temperature around the buried oil pipeline，the ambient temperature is an important parameter to the temperature of water-blended and the consumption of water-blended.This article analysis the affection of the ambient temperature around the buried oil pipeline to the energy consumption of the water-blended crude transportation system and the the consumption of water-blended at some temperature by calculating the energy consumption of the water-blended crude transportation system and the the consumption of water-blended at the lowest temperature.

buried depth of pipeline;consumption of water-blended;energy consumption

2016-12-06

陈 斌(1989—)，女，辽宁大石桥人，助教，主要从事油气集输及采出水处理。

TE866

A

1008-021X(2017)03-0021-03